Nowy rodzaj fali upałów. Pożera śnieg dwa razy szybciej

W górach śnieg to ogromny naturalny zbiornik, który przechowuje wodę i oddaje ją stopniowo wraz z nadejściem cieplejszych miesięcy. Naukowcy opisali właśnie szczególny rodzaj fali upałów, który potrafi gwałtownie otworzyć ten magazyn i niemal dwukrotnie przyspieszyć topnienie.

Autorzy pracy opublikowanej w Science Advances nazwali takie zdarzenia snow-eater heat waves, czyli dosłownie falami upałów pożerającymi śnieg. Samo określenie nie jest jednak do końca nowe. Już w XIX w. mieszkańcy zachodniej części Ameryki Północnej mówili o wiatrach zdolnych błyskawicznie zjadać śnieg. Nowością jest jednak to, że naukowcy po raz pierwszy stworzyli precyzyjne kryteria pozwalające wyszukiwać takie zjawiska w danych pogodowych i badać je jako osobną kategorię.

Nie każda wiosenna fala ciepła zasługuje jednak na tę nazwę. Badacze przyjęli, że zdarzenie musi wystąpić między 19 marca a 1 lipca. Temperatura powietrza musi być co najmniej o 6 st. C wyższa od typowej dla danej pory i miejsca, a jednocześnie przez całą dobę pozostawać powyżej 0 st. C. Takie warunki muszą utrzymać się przez minimum 3 kolejne dni.

Szczególnie ważna jest noc. Podczas zwykłej wiosennej odwilży śnieg może mocno topnieć w dzień, a nocny mróz ponownie zamraża jego powierzchnię i spowalnia cały proces. Pożeracz śniegu nie daje pokrywie takiego odpoczynku. Temperatura przez kilka dób nie spada poniżej zera, więc energia cały czas trafia do śniegu.

Do sprawdzenia rzeczywistego tempa topnienia wykorzystano dane ze stacji SNOTEL monitorujących pokrywę śnieżną w zachodnich Stanach Zjednoczonych. Normalnie w okresie od drugiej połowy marca do początku lipca pokrywa traciła średnio około 9 mm ekwiwalentu wodnego dziennie. Podczas dni należących do fal pożerających śnieg wartość rosła do około 18 mm. Nie chodzi tutaj jednak o 18 mm grubości samej warstwy śniegu. Ekwiwalent wodny pokazuje, ile wody pozostałoby po stopieniu pokrywy, dzięki czemu można porównywać śnieg o różnej gęstości.

Różnica jest więc ogromna. W ciągu kilku dni znika zapas wody, który w bardziej typowych warunkach byłby uwalniany znacznie dłużej. Od lat 50. XX w. w górach zachodnich Stanów Zjednoczonych naukowcy identyfikowali średnio 3-5 takich zdarzeń rocznie. Pojedyncza fala zwykle trwała od 3 do 5 dni. To wystarczy, aby mocno zmienić sytuację hydrologiczną całego regionu.

Naukowcy zestawili katalog pożeraczy śniegu z 11 największymi wiosennymi powodziami związanymi z topnieniem pokrywy śnieżnej w zachodnich USA. W przypadku 7 z nich taki epizod wystąpił maksymalnie 5 dni przed powodzią albo w czasie jej trwania.

Nie oznacza to, że każdą z tych katastrof spowodowała wyłącznie fala upałów. Powódź zależy od wielu czynników: ilości śniegu zgromadzonego zimą, wilgotności gleby, opadów, temperatury czy możliwości przyjęcia wody przez rzeki i zbiorniki. Związek jest jednak na tyle wyraźny, że autorzy chcą uwzględniać ten typ zdarzenia w prognozowaniu ekstremalnego topnienia.

Najbardziej spektakularnym przykładem była wiosna 1983 r. w Utah. Po wyjątkowo śnieżnej zimie gwałtowne ocieplenie uruchomiło topnienie tak szybkie, że woda zalewała miejscowości i infrastrukturę. W Salt Lake City jeden z potoków wystąpił z brzegów do tego stopnia, że fragment ulicy zamieniono tymczasowo w kanał.

Badacze cofnęli się znacznie dalej niż do współczesnych pomiarów terenowych. Wykorzystali reanalizę atmosferyczną obejmującą lata 1850-2015, czyli rekonstrukcję dawnych warunków pogodowych stworzoną na podstawie historycznych obserwacji i modeli. Wynik pokazuje bardzo wyraźną zmianę.

Od połowy XIX w. przeciętny obszar objęty falami pożerającymi śnieg zwiększał się o około 102 tys. km2 na każde stulecie. Ich częstotliwość rosła mniej więcej o 1 zdarzenie na stulecie. Jeszcze mocniej zmienił się termin występowania. Pierwszy taki epizod w sezonie pojawia się obecnie znacznie wcześniej. Trend wyliczony dla badanego okresu odpowiada przesunięciu o około 1 miesiąc wcześniej na każde stulecie. To bardzo istotne, ponieważ wcześniejsze topnienie nie zwiększa ilości dostępnej wody. Ono tylko zmienia moment, w którym woda zostaje uwolniona.

W wielu górskich regionach Zachodu zimowa pokrywa śnieżna działa jak olbrzymia infrastruktura wodna, za którą nikt nie musiał płacić. Śnieg gromadzi opady wtedy, gdy zapotrzebowanie na wodę jest stosunkowo niewielkie. Wiosną i latem stopniowo się topi, zasilając rzeki, zbiorniki, rolnictwo i miasta w okresie, gdy deszczu zaczyna brakować.

Podobne znaczenie pokrywy śnieżnej opisywaliśmy na Spider’s Web również w kontekście polskich Tatr. Stabilny śnieg nie jest tylko atrakcją dla narciarzy. To rezerwuar, z którego woda przez kolejne miesiące trafia do potoków i gruntu. Pożeracz śniegu psuje ten harmonogram.

Woda może spłynąć w momencie, gdy zbiorniki nie są gotowe jej przyjąć, zwiększając ryzyko powodzi. Kilka miesięcy później tej samej wody może brakować podczas największych upałów i suszy. Paradoks polega więc na tym, że gwałtowne topnienie może oznaczać najpierw zbyt dużo wody, a potem zbyt mało.

Badanie objęło góry zachodnich Stanów Zjednoczonych, a użyta definicja została dostosowana właśnie do tamtejszych warunków i danych. Nie możemy więc przenosić wyników na Himalaje czy Tatry. Podobne okresy długotrwałego ciepła nad zalegającym śniegiem oczywiście występują również w innych częściach świata, ale trzeba je osobno przebadać.

Autorzy zwracają też uwagę na ograniczenie samego modelowania. Potencjalne topnienie nie zawsze jest równoznaczne z rzeczywistą utratą śniegu. Jeśli przed nadejściem upału w górach prawie nie ma pokrywy, nawet idealny pożeracz śniegu nie będzie miał czego zjadać.

Zobacz także:

Wynik daje jednak hydrologom nową rzecz do obserwowania. Wcześniej wiosenna fala upałów była przede wszystkim anomalią temperatury. Teraz wiadomo, że odpowiednia kombinacja ciepłych dni i nocy może być osobnym zagrożeniem dla zasobów wodnych.

A wraz z coraz cieplejszym klimatem niepokoi nie tylko to, że takich epizodów przybywa. Najbardziej wymowny jest kalendarz: pożeracze śniegu docierają w góry coraz wcześniej, czyli dokładnie wtedy, gdy powinny tam jeszcze leżeć największe zapasy wody na nadchodzące lato.

*Źródło grafiki wprowadzającej: Ave Calvar Martinez, Pexels / Canva Pro